Nachdem Sie sich entschieden haben einen 3D Drucker zu kaufen, müssen Sie festlegen, welche Art von Filament Sie verwenden möchten. Es gibt mehrere Dutzend Sorten - selbst wenn man die zahlreichen Farben beiseite lässt. Eine Reihe von chemisch klingenden Namen erscheinen: Polylactide , Polyvinylalkohol, Kohlefaser und die thermoplastischen Elastomere, zum Beispiel.
Sie sind unter einer Vielfalt von Akronymen zu finden, darunter ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA und PCTPE.
Aber lassen Sie sich von dieser Buchstabensuppe nicht beunruhigen. Nur einige wenige Typen sind allgemein gebräuchlich, und die Hersteller neigen dazu, diese Bezeichnungen zu vermeiden und stattdessen beschreibende Namen zu verwenden, die auf eine wesentliche Qualität des Filaments anspielen, wie z.B. Flexibilität (NinjaTek's Ninjaflex und Polymaker's Polyflex, zum Beispiel) oder Festigkeit die Tough PLA genannt werden.
Die beim 3D-Druck verwendeten Filamente sind Thermoplaste, das sind Kunststoffe (auch Polymere genannt), die bei Erwärmung nicht brennen, sondern schmelzen, sich verformen lassen und beim Abkühlen fest werden. Das Filament wird in eine Heizkammer in der Extrudermontage des Druckers eingeführt, wo es bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt und dann durch eine Metalldüse extrudiert (gespritzt) wird, während sich der Extruder bewegt und der Pfad verfolgt wird, der in eine 3D-Objektdatei programmiert ist. Schicht für Schicht wird das gedruckte Objekt dann erzeugt. Obwohl die meisten 3D-Drucker nur über einen Extruder verfügen, gibt es einige Dual-Extruder-Modelle, die ein Objekt in verschiedenen Farben oder mit verschiedenen Filament Typen drucken können.
Das Verfahren des 3D Druckens mit Kunststoff-Filamenten wird entweder FFF (Fused Filament Fabrication) oder FDM (Fused Deposition Modeling) genannt. Das Akronym FDM ist das Warenzeichen des 3D-Druck Pioniers Stratasys Corp., daher haben andere Hersteller ihre eigenen Namen geschaffen, um die Technologie ihrer Drucker zu beschreiben.
Um einen markenrechtsfreien Wortgebrauch zu ermöglichen wurde von den Mitgliedern des "RepRap Projekts" der Name FFF geprägt, dieser hat sich bis jetzt durchgesetzt. Auch heute noch werden die Namen FFF und FDM trotzdem austauschbar verwendet. Die meisten preisgünstigeren 3D-Drucker verwenden die "FFF-Technik."
Weitere Informationen über 3D Druck Verfahren
Das Filament wird in Spulen mit einem Gewicht von 0,5 bis 2 Kilogramm verkauft. Es ist in zwei Stärken erhältlich, 1,75 Millimeter und 3 Millimeter. (Letzteres ist in Wirklichkeit etwas dünner, etwa 2,85 Millimeter.) Die überwiegende Mehrheit des Filaments hat einen Durchmesser von 1,75 Millimeter; „Ultimaker“ und „LulzBot“ gehören zu den wenigen Herstellern, die die dickere Größe verwenden.
Lassen Sie uns nun einen Blick auf einige der beliebten und wichtigeren Filament Typen werfen.
Die bei weitem häufigsten Filament Typen sind Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polylactide(PLA) auch Polymilchsäure genannt. Die meisten einfachen 3D-Drucker sind ausschließlich für die Verwendung dieser Filamente ausgelegt. Diese haben den Vorteil, dass sie relativ preiswert sind und nur 20 Euro pro Kilogramm kosten.
Lassen Sie sich nicht von dem unhandlichen chemischen Namen ABS abschrecken; es ist derselbe Kunststoff, der in Legos verwendet wird. Gegenstände, die aus ABS gedruckt werden, sind zäh, haltbar und ungiftig. Es hat einen relativ hohen Schmelzpunkt, mit einer Drucktemperatur von 210 bis 250 Grad Celsius. Die unteren Ecken von Gegenständen, die mit ABS bedruckt werden, neigen dazu, sich ein wenig nach oben zu wölben, besonders wenn Sie ein nicht beheiztes Druckbett verwenden. Während des Druckens kann ABS einen stechenden, unangenehmen Geruch abgeben, daher ist es am besten einen Drucker mit geschlossenem Rahmen in einem gut belüfteten Raum zu verwenden.
PLA hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, mit nutzbaren Temperaturen zwischen 180 Grad und 230 Grad Celsius. Es ist auf pflanzlicher Basis und biologisch abbaubar. Es ist härter als ABS, druckt verzugsfrei und ist im Allgemeinen leicht zu verarbeiten, kann aber in seltenen Fällen zu Stau im Extruder führen. PLA wird oft als Basismaterial für exotischere, zusammengesetzte Materialien verwendet.
Nylon ist ein unglaublich vielseitiges synthetisches Material, das in den 1930er Jahren entwickelt wurde und in allem von Zahnbürsten über Fallschirme und Reifen bis hin zu Strümpfen und nun auch in 3D-Druckerfilamenten Verwendung gefunden hat. Im Herzen ist es ein Polymer oder Kunststoff (oder genauer gesagt, eine Familie von Kunststoffen). Es ist stark und dauerhaft, aber dennoch flexibel und gehört zu den preisgünstigsten 3D-Druck Filamenten.
Es schmilzt bei einer höheren Temperatur (ca. 240 Grad Celsius) als die meisten Filamente. Nicht alle 3D-Drucker sind so gebaut, dass sie mit dieser Hitze umgehen können - einige häufig verwendete Substanzen im Extruder geben bei dieser Temperatur Dämpfe ab. Wie bei ABS neigen mit Nylon bedruckte Objekte zum Verziehen, was durch ein beheiztes Druckbett gemildert werden kann.
TPE (oder thermoplastische Elastomere) sind thermoplastische Kunststoffe mit hoher Elastizität (aber immer noch weit entfernt von z.B. Gummibändern); damit bedruckte Gegenstände sind relativ flexibel. Ein gängiger TPE-Typ ist das thermoplastische Polyurethan (TPU), wofür „NinjaFlex“ ein beliebtes Beispiel ist.
Das Akronym, HIPS, steht für High Impact Polystyrol. HIPS ist preiswert, leicht und kann geschliffen, geklebt und mit Acrylfarben eingefärbt werden. Es ist ähnlich wie ABS, außer dass HIPS in Lösungsmittel auf Zitrusbasis löslich ist. Dies macht es zu einer guten Wahl wenn man mit einem zweiten Material (wie ABS oder PLA) mit einem Dual-Extruder-Drucker druckt - als Trägermaterial kann das HIPS nach dem Drucken aufgelöst werden. Es lässt sich auch gut allein drucken und wird von LulzBot für den „LulzBot Mini 2“ verwendet. "MakerBot Dissolvable Filament" besteht auch aus HIPS.
Ein weiteres lösliches Filament ist PVA (Polyvinylalkohol), das sich bequem in Wasser auflöst. PVA ist geruchlos, ungiftig und biologisch abbaubar. Es hat einen niedrigen Schmelzpunkt und kann bei Überhitzung eine Extruderdüse verstopfen. Es wird oft als Trägermaterial in Dual-Extruder-Druckern verwendet, das PVA Trägermaterial wird sich dann im warmen Wasser auflösen. Der Ultimaker 3 zeigt in diesem Video was gemeint ist:
Komposit Filamente haben eine Basis aus PLA oder einem anderen Thermoplast, in der Partikel, Pulver oder Flocken aus anderen Materialien eingemischt wurden. Einige sind Holzmischungen, andere enthalten Sandstein oder Kalkstein, und wieder andere haben verschiedene Arten von Metallen, einschließlich Eisen, Aluminium, Messing, Bronze und Kupfer.
Diese Fäden nehmen einige der Eigenschaften der Materialien an, mit denen sie gemischt wurden. Ein weiterer beliebter Verbundwerkstoff ist die Kohlefaser; daraus bedruckte Gegenstände nehmen einen Teil der Festigkeit der Faser an. Ein Nachteil dieser Verbundfasern ist, dass sie wesentlich mehr kosten als Nicht-Verbundwerkstoffe.
Bei der heutigen Verbreitung von FFF-Druckern kann man leicht übersehen, dass es auf dem Markt Modelle gibt, die auf anderen Technologien basieren, die keine Filamente verwenden. Dazu gehört vor allem die Stereolithografie (auch bekannt als SLA), die als "erste 3D-Drucktechnologie" entwickelt wurde und sehr detaillierte und hochauflösende Ausdrucke ermöglicht. Preisschilder für SLA-Drucker für den kommerziellen Einsatz können bis zu fünf, manchmal sogar sechs Stellen betragen. "Es gibt aber auch einige preiswertere Modelle, die für Hobbyisten und Handwerker geeignet sind."
Einige Hersteller haben Harze für Stärke, Flexibilität, Steifigkeit und andere Qualitäten entwickelt, diese Harze werden von den „3D Drucker Herstellern“ entsprechend mit einem Aufschlag verkauft. Die Harze waren bisher auf Schwarz, Grau, Weiß und Klarlack beschränkt, obwohl in letzter Zeit einige hellere und metallische Harze erhältlich sind.
Beim SLA-Druck zeichnet ein ultravioletter Laser die Form des zu druckenden Objekts Schicht für Schicht auf ein UV-empfindliches Harz (aka Photopolymer oder Photopolymerharz), das sich in einer Schale oder einem Bottich befindet. Das Harz was dem Laser ausgesetzt ist, härtet aus und bildet das gedruckte Objekt. Die Harze werden in 500-Milliliter und 1-Liter-Flaschen geliefert, wobei die Preise bei etwa 100 Euro pro Liter beginnen.
DLP ist eine Form der Stereolithografie, bei der ein Projektor anstelle des Lasers als Lichtquelle verwendet wird, wobei sichtbares Licht anstelle von ultraviolettem Licht verwendet wird. Der Projektor, der die DLP (Digital Light Processing) -Technologie von Texas Instruments verwendet, projiziert eine Reihe von Bildern Schicht für Schicht in einen Bottich mit Photopolymerharz, ähnlich den Harzen, die beim SLA-Druck zum Aufbau des Objekts verwendet werden.
Jetzt, wo Sie alles über die gängigsten Filamente wissen, werden Sie den 3D-Drucker Leitfaden lesen wollen - falls Sie dies noch nicht getan haben. Dort finden Sie eine Übersicht über alles was man wissen muss wenn man sich einen 3D Drucker zulegen möchte
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